JP2016193388A - 脱水処理方法、排水処理方法及び排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脱水後の脱水汚泥の含水率を低下させることが可能な、脱水処理方法、排水処理方法及び排水処理装置を提供する。
【解決手段】排水を連続式生物処理槽１０に連続的に流入させながら、前記排水を生物汚泥により生物処理した後、生物処理液から生物汚泥を固液分離槽１４により分離する連続式生物処理工程と、脱水装置１８により、固液分離槽１４で固液分離された生物汚泥を脱水処理して、脱水汚泥を得る脱水処理工程と、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥を、生物汚泥供給ライン２８から連続式生物処理槽１０に供給する汚泥供給工程と、を備える排水処理方法であって、前記脱水処理工程で脱水処理される前記生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥は１５％以上存在している。
【選択図】図１

Description

本発明は、脱水処理方法、排水処理方法及び排水処理装置の技術に関する。

有機物等を含有する排水を生物学的に処理する方法として、フロック（浮遊汚泥）と呼ばれる微生物の集合体を利用した活性汚泥法が用いられてきた。しかし、活性汚泥法では、沈殿池でフロックと処理水とを分離する際、浮遊汚泥であるフロックは沈降速度が遅いため、沈殿池の表面積を非常に大きくしなければならないという問題点を有する場合がある。また、活性汚泥法の処理速度は、槽内の汚泥濃度に依存しており、汚泥濃度を高めることで処理速度を増加させることができるが、汚泥濃度は１５００ｍｇ／Ｌから、高くても５０００ｍｇ／Ｌ程度であり、それ以上に増加させようとすると、沈殿池での固液分離が困難となり、処理を維持することができなくなる場合がある。したがって、従来の活性汚泥法の槽容積当たりのＢＯＤ処理速度は、０．２〜０．８ｋｇ／ｍ^３／ｄａｙ程度である。

嫌気性生物処理では、グラニュールと呼ばれる微生物が緻密に集合し粒状となった集合体（粒状の生物汚泥）を活用することが一般的である。グラニュールは非常に沈降速度が速く、微生物が緻密に集合しているため、処理槽内の汚泥濃度を高くすることができ、排水の高速処理を実現することが可能である。しかし、嫌気性生物処理は、好気性処理（活性汚泥法）に比べて処理対象の排水種が限られていることや、処理水温を３０〜３５℃に維持する必要がある等の問題点を有する場合がある。また、嫌気性生物処理単独では、処理水の水質が悪く、河川等へ放流する場合には、別途活性汚泥法等の好気性処理を実施することが必要となる場合もある。

近年、排水を間欠的に反応槽に流入させる半回分式処理装置を用いて処理を行い、さらに生物汚泥の沈降時間を短縮することで、嫌気性生物汚泥に限られず、好気性生物汚泥でもグラニュール化した生物汚泥（以下、グラニュール汚泥と称する場合がある）を形成できることが明らかとなってきた（例えば、特許文献１〜４参照）。なお、半回分式処理装置では、一般的に、１つの反応槽で（１）排水の流入、（２）排水の生物処理、（３）生物汚泥の沈降、（４）処理水の排出といった４つの工程を経ることによって処理が行われる。

上記のように、生物汚泥をグラニュール化させることで、高速処理を達成できるが、半回分式処理装置を例えば下水処理のような大規模排水処理設備に用いる場合には、巨大な排水貯留槽を設置しなければならない場合がある。

そこで、排水を連続的に流入させて処理する連続式生物処理装置と、好気性グラニュール汚泥を生成する半回分式生物処理槽とを備え、半回分式生物処理槽から好気性グラニュール汚泥を連続式生物処理装置に供給することで、連続式生物処理装置内の生物汚泥をグラニュール化する処理装置が提案されている（例えば、特許文献５及び６参照）。特許文献５及び６の装置によれば、沈殿池や反応槽を小型化でき、また、原水濃度にもよるが槽容積あたりのＢＯＤ処理速度を０．４〜１．６ｋｇ／ｍ^３／ｄａｙにすることが可能である。

国際公開第２００４／０２４６３８号公報 特開２００８−２１２８７８号公報 特開２００９−１８２６３号公報 特開２００９−１８２６４号公報 特開２００７−１３６３６７号公報 特開２００８−２８４４２７号公報

ところで、従来の活性汚泥法で用いられたフロック（浮遊汚泥）を脱水処理して得られる脱水汚泥は、含水率が高く、脱水汚泥量が多くなるという問題がある。これまでも脱水処理後の汚泥の含水率を低減させる検討は行われてきたが、電気、圧力、熱等のエネルギーを必要とするため、脱水にかかるコストが高くなるという課題があった。また、特許文献５及び６の連続式生物処理装置内の生物汚泥をグラニュール化する処理装置においても、脱水後の脱水汚泥の含水率の点においては十分に検討されておらず、改善する必要がある。

そこで、本発明の目的は、脱水後の脱水汚泥の含水率を低下させることが可能な、脱水処理方法、排水処理方法及び排水処理装置を提供することである。

本発明の脱水処理方法は、浮遊汚泥を含む生物汚泥を脱水処理して、脱水汚泥を得る脱水処理方法であって、前記脱水処理の際に、前記生物汚泥に２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥を添加して、前記生物汚泥のうち前記グラニュール汚泥の存在割合を１５％以上とする。

また、本発明の排水処理方法は、排水を連続式生物処理槽に連続的に流入させながら、前記排水を生物汚泥により生物処理した後、生物処理液から生物汚泥を固液分離手段により分離する連続式生物処理工程と、前記連続式生物処理工程で固液分離された生物汚泥を脱水処理して、脱水汚泥を得る脱水処理工程と、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥を、前記連続式生物処理槽、前記固液分離する際の生物汚泥及び前記脱水処理する際の生物汚泥のうち少なくともいずれか１つに供給する汚泥供給工程と、を備え、前記脱水処理工程で脱水処理される前記生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥は１５％以上存在している。

また、前記排水処理方法において、排水を流入させる流入工程、前記排水を生物汚泥により生物処理する生物処理工程、前記生物汚泥を沈降させる沈降工程、処理水を排出させる排出工程、を半回分式生物処理槽にて繰り返して行い、グラニュール汚泥を形成する半回分式生物処理工程を備え、前記汚泥供給工程の前記グラニュール汚泥は、前記半回分式生物処理工程で形成されたグラニュール汚泥であることが好ましい。

また、本発明の排水処理装置は、排水を連続的に流入させながら、前記排水を生物汚泥により生物処理する連続式生物処理槽と、生物処理液から生物汚泥を固液分離する固液分離手段と、を備える連続式生物処理装置と、前記連続式生物処理装置で固液分離された生物汚泥を脱水処理して、脱水汚泥を得る脱水処理手段と、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥を、前記連続式生物処理槽、前記固液分離する際の生物汚泥、及び前記脱水処理する際の生物汚泥のうち少なくともいずれか１つに供給する汚泥供給手段と、を備え、前記脱水処理手段で脱水処理される前記生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥は１５％以上存在している。

本発明によれば、脱水後の脱水汚泥の含水率を低下させることが可能となる。

本実施形態に係る排水処理装置の構成の一例を示す模式図である。 図１の排水処理装置で用いられる半回分式生物処理槽の構成の一例を示す模式図である。 本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。 本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。 本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。 図５に示す排水処理装置に用いられる半回分式生物処理槽の構成の一例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る排水処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示す排水処理装置１は、連続式生物処理槽１０及び固液分離槽１４を備える連続式生物処理装置、半回分式生物処理槽１２、排水貯留槽１６、脱水装置１８を備えている。本明細書において、「連続式」とは、回分式に対する方式であり、半回分式のように、排水の流入、生物処理、汚泥の沈降、処理水の排出を一つの反応槽にて繰り返し行う半回分式処理と区別されるものである。また、本実施形態において、連続式は、連続して反応槽に排水を投入して運転する方式に限定されるものではなく、ダイヤフラムポンプ等の往復運動のような原理を利用したポンプにより、反応槽に排水を供給して運転する方式等であってもよいし、反応槽の前段に原水槽を設置し、その原水槽の水位に応じてポンプの稼動−停止を制御（水位が高い場合にはポンプを稼動、水位が低い場合にはポンプを停止）して、反応槽に排水を供給する模擬連続通水方式等であってもよい。

図１に示す排水処理装置１は、排水流入ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃ、処理水排出ライン２２ａ，２２ｂ、汚泥返送ライン２４、汚泥排出ライン２６、生物汚泥供給ライン２８を備えている。また、図１に示す排水処理装置１は、第１排水流入ポンプ３０、第２排水流入ポンプ３２、処理水排出ポンプ３４、汚泥供給ポンプ３６、汚泥返送ポンプ３８を備えている。第１排水流入ポンプ３０は排水流入ライン２０ａに設置され、第２排水流入ポンプ３２は排水流入ライン２０ｂに設置され、処理水排出ポンプ３４は処理水排出ライン２２ｂに設置され、汚泥供給ポンプ３６は生物汚泥供給ライン２８に設置され、汚泥返送ポンプ３８は汚泥返送ライン２４に設置されている。また、汚泥排出ライン２６にはバルブ４０が設けられている。

排水流入ライン２０ａの一端は排水貯留槽１６の排水出口に接続され、他端は連続式生物処理槽１０の排水入口に接続されている。また、排水流入ライン２０ｂの一端は排水貯留槽１６の排水出口に接続され、他端は半回分式生物処理槽１２の排水入口に接続されている。また、排水流入ライン２０ｃの一端は連続式生物処理槽１０の排水出口に接続され、他端は固液分離槽１４の排水入口に接続されている。処理水排出ライン２２ａは固液分離槽１４の処理水出口に接続されている。汚泥返送ライン２４の一端は固液分離槽１４の汚泥出口に接続され、他端は連続式生物処理槽１０の汚泥入口に接続されている。汚泥排出ライン２６の一端は汚泥返送ライン２４に接続され、他端は脱水装置１８に接続されている。生物汚泥供給ライン２８の一端は半回分式生物処理槽１２の汚泥出口に接続され、他端は連続式生物処理槽１０の汚泥供給口に接続されている。処理水排出ライン２２ｂの一端は半回分式生物処理槽１２の処理水出口に接続され、他端は連続式生物処理槽１０の処理水入口に接続されている。

図２は、図１の排水処理装置で用いられる半回分式生物処理槽の構成の一例を示す模式図である。図２に示す半回分式生物処理槽１２では、（１）排水の流入、（２）生物汚泥による排水の生物処理、（３）生物汚泥の沈降、（４）処理水の排出といった４つの工程を繰り返すことでグラニュール汚泥が形成される。図２に示す半回分式生物処理槽１２は、撹拌装置４８、エアポンプ５０、散気装置５２を備えている。散気装置５２はエアポンプ５０に接続されており、エアポンプ５０から供給される空気が散気装置５２を通して槽内に供給される。また、撹拌装置４８は、モータの駆動により、モータに取り付けられたシャフトが回転し、シャフトの回転と共にシャフトの先端に取り付けられた撹拌羽根が回転する構造となっている。なお、撹拌装置４８は上記構成に制限されるものではない。半回分式生物処理槽１２には、排水入口１２ａ、処理水出口１２ｂが設けられ、排水入口１２ａには排水流入ライン２０ｂが接続され、処理水出口１２ｂには処理水排出ライン２２ｂが接続されている。また、半回分式生物処理槽１２には、汚泥出口１２ｃが設けられ、生物汚泥供給ライン２８が接続されている。

図２に示す排水流入ライン２０ｂ及び第２排水流入ポンプ３２は、排水を半回分式生物処理槽１２に間欠的に供給する半回分式側排水供給装置として機能する。本実施形態では、第２排水流入ポンプ３２の稼働・停止により、排水の間欠供給が行われるが、例えば、排水流入ライン２０ｂにバルブ等を設置して、バルブの開閉により排水の間欠供給を行っても良い。

図２に示す処理水排出ライン２２ｂ及び処理水排出ポンプ３４は、処理水を連続式生物処理槽１０に供給する処理水供給装置として機能する。なお、適宜処理水排出ライン２２ｂにバルブ等を設置してもよい。本実施形態では、処理水排出ライン２２ｂが連続式生物処理槽１０に接続される構成となっているが、これに制限されず、固液分離槽１４や、処理水排出ライン２２ａに接続される構成としてもよい。

図２に示す生物汚泥供給ライン２８及び汚泥供給ポンプ３６は、グラニュール汚泥を連続式生物処理槽１０に供給する汚泥供給装置として機能する。なお、適宜生物汚泥供給ライン２８にバルブ等を設置してもよい。

図１に示す排水流入ライン２０ａ及び第１排水流入ポンプ３０は、排水を連続式生物処理槽１０に供給する連続式側排水供給装置として機能する。

図１に示す連続式生物処理槽１０は、例えば、散気装置等によって排水を曝気する好気条件下で、且つ半回分式生物処理槽１２から供給されたグラニュール汚泥等の生物汚泥の存在下で、連続的に流入する排水を生物処理する（例えば、排水中の有機物を二酸化炭素にまで酸化処理する）ものである。

図１に示す固液分離槽１４は、生物汚泥を含む水（生物処理水）から生物汚泥と処理水とに分離するための分離装置であり、例えば、沈降分離、加圧浮上、濾過、膜分離等の分離装置が挙げられる。

図１に示す脱水装置１８は、固液分離槽１４で固液分離された生物汚泥を脱水処理して、脱水汚泥（ケーキ）を得る装置として機能する。脱水装置１８の排出口には、脱離水排出ライン１９が接続されている。脱水装置１８は、例えば、フィルタープレス型脱水装置、スクリュープレス型脱水装置、ベルトプレス型脱水装置、遠心脱水装置、多重円盤型脱水装置等が挙げられる。

本実施形態では、例えば、ラインを通る排水や汚泥等を重力や押し出し流れで送液することが可能な装置構成、配管構成であれば、前述の各ポンプを必ずしも設置する必要はない。

本実施形態の排水処理装置１の動作の一例について説明する。

図１に示す排水貯留槽１６内には、処理対象となる排水が貯留されている。処理対象となる排水は、例えば、食品加工工場排水、化学工場排水、半導体工場排水、機械工場排水、下水、し尿、河川水等の排水が挙げられる。また、排水中には、一般的に生物分解性の有機物等が含まれている。なお、排水中に生物難分解性の有機物が含まれている場合には、予め浮上分離、凝集加圧浮上装置、吸着装置等の物理化学的処理を施し、除去することが望ましい。

まず、第１排水流入ポンプ３０を稼働させ、排水貯留槽１６内の処理対象排水を排水流入ライン２０ａから連続式生物処理槽１０に供給する。連続式生物処理槽１０において、好気条件下で、生物汚泥による排水の生物処理を実施する。

連続式生物処理槽１０で処理された生物処理液を排水流入ライン２０ｃから固液分離槽１４に供給して、生物処理液から生物汚泥を分離する。汚泥返送ポンプ３８を稼働させ、固液分離された汚泥を汚泥返送ライン２４から連続式生物処理槽１０に返送する。また、バルブ４０を開放し、汚泥排出ライン２６から固液分離された生物汚泥を脱水装置１８に供給する。なお、汚泥排出ライン２６にポンプを設置して、ポンプを稼働させることにより、固液分離された生物汚泥を脱水装置１８に供給してもよい。

また、固液分離槽１４内の処理水も処理水排出ライン２２ａから系外へ排出する。脱水装置１８で、生物汚泥を脱水処理し、脱水汚泥を得る。脱水処理の際、生物汚泥から脱離した水（脱離水）を脱離水排出ライン１９から排出させる。

半回分式生物処理槽１２を稼働させる場合には、第２排水流入ポンプ３２を稼働させ、排水貯留槽１６内の排水を排水流入ライン２０ｂから半回分式生物処理槽１２に供給する（（１）排水の流入）。半回分式生物処理槽１２に排水を所定量になるまで導入し、第２排水流入ポンプ３２を停止する。次に、エアポンプ５０を稼働し、散気装置５２から半回分式生物処理槽１２内に空気を導入すると共に、撹拌装置４８を稼働させ、半回分式生物処理槽１２内の排水を撹拌することで、排水の生物処理を行う（（２）排水の生物処理）。

排水の生物処理工程を所定時間実施した後、エアポンプ５０及び撹拌装置４８を停止し、生物処理工程を終了する。生物処理終了後、半回分式生物処理槽１２内の生物汚泥を所定時間沈降させ、半回分式生物処理槽１２内で、生物汚泥と処理水とに分離する（（３）生物汚泥の沈降）。次に 処理水排出ポンプ３４を稼働させ、半回分式生物処理槽１２内の処理水を処理水排出ライン２２ｂから排出させ（（４）処理水の排出）、処理水排出ライン２２ｂから連続式生物処理槽１０に供給する。そして、（１）〜（４）の工程を繰り返すことで、半回分式生物処理槽１２内の生物汚泥がグラニュール化され、グラニュール汚泥が形成される。

また、汚泥供給ポンプ３６を稼働させ、半回分式生物処理槽１２内で形成されたグラニュール汚泥を生物汚泥供給ライン２８から連続式生物処理槽１０に供給する。なお、半回分式生物処理槽１２からのグラニュール汚泥の供給は、（３）生物汚泥の沈降工程で行ってもよいし、（２）排水の生物処理工程で行ってもよいし、（４）処理水の排出工程で行ってもよい。半回分式生物処理槽１２で形成されるグラニュール汚泥とは、自己造粒が進んだ汚泥のことであり、例えば汚泥の平均粒径が２００μｍ以上の生物汚泥である。また、本実施形態では、グラニュール汚泥が形成されたか否かは、半回分式生物処理槽１２内の汚泥の粒径分布を測定し、その平均粒径が２００μｍ以上となった段階で、グラニュール汚泥が形成されたと判断することが可能である。又は、半回分式生物処理槽１２内の汚泥の沈降性試験によりＳＶＩ値を定期的に測定し、５分沈降後の体積割合から算出されるＳＶＩ５の値が所定値以下（例えば８０ｍＬ／ｇ以下）となった段階で、グラニュール汚泥が形成されたと判断してもよい（なお、ＳＶＩ値が低いほど、平均粒径が大きいほど良好なグラニュール汚泥であると判断可能である）。

本実施形態では、半回分式生物処理槽１２で生成したグラニュール汚泥を生物汚泥供給ライン２８から連続式生物処理槽１０に供給して、連続式生物処理槽１０内の生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥の割合を高くすることで、連続式生物処理槽１０及び固液分離槽１４を介して脱水装置１８に供給される生物汚泥中のグラニュール汚泥の割合を高くしている。具体的には、半回分式生物処理槽１２で生成したグラニュール汚泥を生物汚泥供給ライン２８から連続式生物処理槽１０に供給して、脱水装置１８で脱水処理する生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥の割合を１５％以上、好ましくは２５％以上にする。そして、脱水処理する生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥の割合を１５％以上にすることで、脱水装置１８で脱水処理した脱水汚泥の含水率を低下させることが可能となる。その結果、脱水処理する生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥の割合が１５％以上である方が、当該割合が１５％未満である場合と比較して、脱水汚泥の量を削減することが可能となる。

脱水装置１８に供給される生物汚泥中のグラニュール汚泥の割合を調整する方法の一例を以下に説明する。半回分式生物処理槽１２で形成したグラニュール汚泥を連続式生物処理槽１０へ添加する場合、グラニュール汚泥の投入量は半回分式生物処理槽１２でのグラニュール汚泥の形成量に依存する。すなわち、半回分式生物処理槽１２と連続式生物処理槽１０とで同じ排水を分岐させて処理を行う場合、例えば、半回分式生物処理槽１２と連続式生物処理槽１０での排水処理の割合を調整し、処理対象排水における半回分式生物処理槽１２での処理割合を１５％以上として連続式生物処理槽１０へ形成させたグラニュール汚泥を投入することで、固液分離槽１４内の生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥の割合を１５％以上とすることが可能となる。

本実施形態では、半回分式生物処理槽１２で生成したグラニュール汚泥を生物汚泥供給ライン２８から連続式生物処理槽１０に供給することで、脱水装置１８に供給される生物汚泥中のグラニュール汚泥の割合を調整しているが、これに制限されるものではない。以下にその他の実施形態について説明する。

図３及び４は、本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図３及び４に示す排水処理装置２，３において、図１に示す排水処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３に示す排水処理装置２では、生物汚泥供給ライン２８の一端が半回分式生物処理槽１２に接続され、他端が固液分離槽１４に接続されている。図３に示す排水処理装置２では、連続式生物処理槽１０内の生物汚泥を含む生物処理液が排水流入ライン２０ｃから固液分離槽１４に供給されると共に、半回分式生物処理槽１２内のグラニュール汚泥が、生物汚泥供給ライン２８を通って、固液分離槽１４に供給される。バルブ４０を開放することで、汚泥排出ライン２６から固液分離された生物汚泥が脱水装置１８に供給される。なお、汚泥排出ライン２６にポンプを設置して、ポンプを稼働させることにより、固液分離された生物汚泥を脱水装置１８に供給してもよい。

図４に示す排水処理装置３では、生物汚泥供給ライン２８の一端が半回分式生物処理槽１２に接続され、他端が脱水装置１８に接続されている。図４に示す排水処理装置３では、連続式生物処理槽１０内の生物汚泥が固液分離槽１４を介して汚泥排出ライン２６から脱水装置１８に供給されると共に、半回分式生物処理槽１２内のグラニュール汚泥が、生物汚泥供給ライン２８から脱水装置１８に供給される。図４に示す排水処理装置３では、連続式生物処理槽１０や固液分離槽１４に、半回分式生物処理槽１２で形成されたグラニュール汚泥が供給されないため、汚泥排出ライン２６を通る生物汚泥は主に、浮遊汚泥（フロック）である。浮遊汚泥は、平均粒径が２００μｍ未満の生物汚泥である。したがって、脱水装置１８に供給される生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥が１５％以上となるように、汚泥排出ライン２６から供給される生物汚泥の供給量、生物汚泥供給ライン２８から供給されるグラニュール汚泥の供給量を調節する必要がある。なお、図４では、バルブ４０を開放することで、汚泥排出ライン２６から固液分離された生物汚泥が脱水装置１８に供給されるが、汚泥排出ライン２６にポンプを設置して、ポンプを稼働させることにより、固液分離された生物汚泥を脱水装置１８に供給してもよい。

上記いずれの排水処理装置でも、脱水装置１８で脱水処理する生物汚泥に対して、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥の割合を１５％以上にしているため、脱水処理により得られる脱水汚泥の含水率を低下させることが可能となる。

図１，３，４の排水処理装置の中では、脱水汚泥の含水率を低下させると共に、連続式生物処理槽１０による排水の処理速度を向上させる観点等から、半回分式生物処理槽１２で生成したグラニュール汚泥を生物汚泥供給ライン２８から連続式生物処理槽１０に供給する図１に示す排水処理装置１を用いることが好ましい。また、脱水汚泥の含水率を低下させると共に、脱水処理の際のグラニュール汚泥の割合を容易に調整することが可能な点等から、半回分式生物処理槽１２で生成したグラニュール汚泥を生物汚泥供給ライン２８から固液分離槽１４や脱水装置１８に供給する図３や図４に示す排水処理装置（２，３）を用いることが好ましい。

半回分式生物処理槽１２のＭＬＳＳ濃度は、２０００〜２００００ｍｇ／Ｌの範囲で運転されることが望ましい。また、生物汚泥の健全性（沈降性、活性等）を維持するためには、適切な汚泥負荷に保つことが望ましく、好ましくは０．０５〜０．６０ｋｇＢＯＤ／ＭＬＳＳ／ｄａｙの範囲、より好ましくは０．１〜０．５ｋｇＢＯＤ／ＭＬＳＳ／ｄａｙの範囲に保たれるように、槽内からグラニュール汚泥を引き抜くことが望ましい。

半回分式生物処理槽１２でのグラニュール汚泥の形成においては、沈降時間の管理と１バッチあたりの排水流入率を適切にコントロールすることが望ましい。攪拌（曝気による攪拌を含む）を停止して汚泥を沈降させる沈降時間は水面から目的とする汚泥界面位置までの距離と汚泥の沈降速度とから計算され、例えば、４分／ｍから１５分／ｍの間で設定されることが好ましく、５分／ｍから１０分／ｍの間で設定されることがより好ましい。また、排水流入率（反応時有効容積に対する流入水の割合）は、例えば２０％以上１２０％以下の範囲であることが好ましく、４０％以上１２０％以下の範囲であることがより好ましい。処理対象物質である有機物濃度が非常に高い状態（流入工程の直後、飽食状態）と有機物濃度が非常に低い状態（生物処理工程の終盤、飢餓状態）を汚泥が繰り返し経験することによって、汚泥のグラニュール化が進行すると考えられているため、グラニュール汚泥を形成する観点では排水流入率は出来るだけ高くとった方が良いが、その一方で、排水流入率を高くすればする程、流入ポンプの容量が大きくなりコスト高となる。そのため、グラニュール汚泥の形成及びコスト削減の点で、排水流入率は４０％以上１２０％以下の範囲が好ましい。

半回分式生物処理槽１２内のｐＨは、一般的な生物処理に適する６〜９の範囲に調整することが好ましく、６．５〜７．５の範囲に調整することがより好ましい。ｐＨ値が前記範囲外となる場合は酸、アルカリを利用してｐＨ調整を実施することが好ましい。半回分式生物処理槽１２においてｐＨ調整を実施する場合、ｐＨ値を適切に測定する点で、半回分式生物処理槽１２が撹拌されていない状態より、撹拌されている状態でｐＨ調整を実施することが望ましい。半回分式生物処理槽１２内の溶存酸素（ＤＯ）は、一般的な生物処理に適する０．５ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以上とすることがより好ましい。

本実施形態では、（１）排水の流入、（２）排水の生物処理、（３）生物汚泥の沈降、（４）処理水の排出を繰り返し行って、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥を形成する半回分式生物処理槽１２を用いているが、必ずしも当該半回分式生物処理槽１２を用いる必要はない。半回分式生物処理槽１２以外にも、グラニュール汚泥を形成することが可能な装置（グラニュール汚泥形成装置）であればよく、例えば、嫌気処理であるＵＡＳＢや、ＥＧＥＢ等が挙げられる。

また、本実施形態の排水処理装置では、例えば、半回分式生物処理槽１２のようなグラニュール汚泥形成装置を備えているが、必ずしもグラニュール汚泥形成装置を備える必要はない。例えば、別系統の排水処理システムにおいて、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥が形成されている場合には、そのグラニュール汚泥が連続式生物処理槽１０、固液分離槽１４及び脱水装置１８の少なくともいずれか１つに供給されるように、生物汚泥供給装置（生物汚泥供給ライン２８）を設置すればよい。

連続式生物処理槽１０では、有機物等を処理対象とした標準活性汚泥法により生物処理を行う形態を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、Ａ２Ｏ（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ−Ａｎｏｘｉｃ−Ｏｘｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓ）やＡＯ（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ−Ｏｘｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓ）等の栄養塩除去型システム（無酸素処理槽や嫌気処理槽を設置するシステム）、オキシデーションディッチ法、ステップ流入型多段活性汚泥法等のシステムにより生物処理を行う装置であってもよい。また、ポリウレタン、プラスチック、樹脂等の担体の存在下で、生物処理を行う装置であってもよい。

連続式生物処理槽１０は、例えば槽内の汚泥濃度が１５００〜２００００ｍｇ／Ｌの範囲で運転されることが望ましい。また、生物汚泥の健全性（沈降性、活性等）を維持するために、汚泥負荷は、０．０５〜０．６ｋｇＢＯＤ／ＭＬＳＳ／ｄａｙの範囲にすることが好ましく、０．１〜０．５ｋｇＢＯＤ／ＭＬＳＳ／ｄａｙの範囲にすることがより好ましい。

連続式生物処理槽１０内のｐＨは、一般的な生物処理に適する６〜９の範囲に調整することが好ましく、６．５〜７．５の範囲に調整することがより好ましい。また、連続式生物処理槽１０内の溶存酸素（ＤＯ）は、一般的な生物処理に適する０．５ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以上とすることがより好ましい。

本実施形態の連続式生物処理装置は、生物処理と固液分離を別々の槽で行う形態であるが、これに制限されるものではなく、例えば、生物処理と固液分離を１つの槽で行う浸漬型膜分離装置であってもよい。浸漬型膜分離装置は、例えば、連続式生物処理槽と、連続式生物処理槽内に設置される固液分離手段としての浸漬膜モジュールとから構成される。

本実施形態の排水処理装置では、グラニュール汚泥を循環させて、排水の処理効率を向上させる等の点から、固液分離槽１４から排出される生物汚泥（グラニュール汚泥を含む）を連続式生物処理槽１０に返送する汚泥返送ライン２４を備えることが好ましい。

図５は、本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図５の排水処理装置４において、図１に示す排水処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図５に示す排水処理装置４では、排水流入ライン２０ａに排水流入ポンプ３１及びバルブ４４が設けられ、排水流入ライン２０ｂには、バルブ４６が設けられている。そして、排水流入ライン２０ｂの一端は、排水流入ポンプ３１とバルブ４４の間の排水流入ライン２０ａに接続され、他端は半回分式生物処理槽１５の排水入口に接続されている。また、図５に示す排水処理装置４は、半回分式生物処理槽１５から排出される処理水及びグラニュール汚泥を連続式生物処理槽１０に供給する汚泥処理水供給ライン５８を備えている。汚泥処理水供給ライン５８には、バルブ６０が設けられている。汚泥処理水供給ライン５８は、半回分式生物処理槽１５から排出される処理水を連続式生物処理槽１０に供給する処理水供給装置としての機能及びグラニュール汚泥を連続式生物処理槽１０に供給する汚泥供給装置としての機能を備えている。

図６は、図５に示す排水処理装置に用いられる半回分式生物処理槽の構成の一例を示す模式図である。図６に示す半回分式生物処理槽１５において、図２に示す半回分式生物処理槽１２と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図６に示す半回分式生物処理槽１５では、処理水及びグラニュール汚泥を排出する汚泥処理水出口１２ｄが設けられ、汚泥処理水出口１２ｄに、汚泥処理水供給ライン５８の一端が接続されている。汚泥処理水供給ライン５８の他端は、連続式生物処理槽１０に接続されている。図６に示す半回分式生物処理槽１５では、排水が流入する排水入口１２ａは、汚泥処理水出口１２ｄより低い位置に設けられている。

図６に示す半回分式生物処理槽１５では、排水の流入と処理水の排出が同時に行われる。すなわち、排水の流入及び処理水の排出、処理対象物質の生物処理、生物汚泥の沈降といった工程が繰り返し行われる。図６に示す半回分式生物処理槽１５の動作の一例については、図５に示す排水処理装置４の動作と共に、以下に説明する。

まず、排水流入ポンプ３１を稼働させると共に、バルブ４４を開放し、排水貯留槽１６内の処理対象排水を排水流入ライン２０ａから連続式生物処理槽１０に連続的に供給する。連続式生物処理槽１０において排水の生物処理を実施した後、処理水を排水流入ライン２０ｃから固液分離槽１４に供給する。そして、半回分式生物処理槽１５を稼働させる場合には、バルブ４６及びバルブ６０を開放し、排水を排水流入ライン２０ｂから半回分式生物処理槽１５に供給すると共に、半回分式生物処理槽１５内の処理水及びグラニュール汚泥を汚泥処理水供給ライン５８から連続式生物処理槽１０に供給する（排水の流入／処理水の排出）。この際、撹拌装置４８を稼働させることで、半回分式生物処理槽１５内のグラニュール汚泥を効率的に汚泥処理水供給ライン５８から連続式生物処理槽１０に供給することが可能となる。そして、バルブ４６及びバルブ６０を閉じ、撹拌装置４８を稼働させたまま、エアポンプ５０を稼働させ、半回分式生物処理槽１５内に空気の供給を開始し、排水の生物処理を行う（生物処理工程）。

所定時間経過後、エアポンプ５０の動作を停止することで空気の供給を停止し、また、撹拌装置４８を停止することで、生物処理を終了する。生物処理終了後、半回分式生物処理槽１５内の生物汚泥を所定時間沈降させ、半回分式生物処理槽１５内で、生物汚泥と処理水とに分離する（生物汚泥の沈降）。そして、再度、排水の流入／処理水の排出工程に移行する。

また、前述したように、固液分離槽１４内の生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥が１５％以上となるまで、半回分式生物処理槽１５からのグラニュール汚泥の供給を繰り返し行う。そして、固液分離槽１４内の生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥が１５％以上となった段階で、バルブ４０を開放し、汚泥排出ライン２６から脱水装置１８に生物汚泥を供給する。なお、汚泥排出ライン２６にポンプを設置して、ポンプを稼働させることにより、固液分離された生物汚泥を脱水装置１８に供給してもよい。図５に示す排水処理装置４では、半回分式生物処理槽１５で形成したグラニュール汚泥を連続式生物処理槽１０に供給しているが、前述したように固液分離槽１４や、脱水装置１８に供給してもよい。

本実施形態では、半回分式生物処理槽１５に設けられる排水入口１２ａが汚泥処理水出口１２ｄより低い位置に配置されているため、半回分式生物処理槽１５内に流入した排水が生物処理されることなく半回分式生物処理槽１５から排出される（排水のショートカット）ことが抑制される。その結果、半回分式生物処理槽１５で効率的にグラニュール汚泥を形成することが可能となる。また、半回分式生物処理槽１５内の処理水は、流入してくる排水により押し上げられる形で排出されるため、沈降性の低い生物汚泥（グラニュール化していない汚泥等）を積極的に系外に排出することが可能となる。その結果、沈降性の高い生物汚泥が半回分式生物処理槽１５内に残るため、より効率的にグラニュール汚泥を形成することが可能となる。

以下、実施例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

実施例では、図２に示す半回分式生物処理槽を用いて、排水の流入、排水の生物処理、生物汚泥の沈降、処理水の排出を繰り返し行い、グラニュールを形成した。使用した排水は魚肉エキスおよびペプトンを主体とした模擬排水を用いた。

連続式生物処理槽を用いて、上記模擬排水に対して活性汚泥法による生物処理を行った。連続式生物処理槽内の生物汚泥を取り出し、半回分式生物処理槽で形成したグラニュール汚泥を混合した。この混合汚泥の粒度分布をレーザー回折式粒度分布計により測定した。得られた粒度分布における粒径２００μｍ以上のピーク面積を全ピーク面積で除することにより、混合汚泥に対するグラニュール汚泥の割合を求めた。その結果、混合汚泥に対する２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥は１５．１％であった。

比較例では、連続式生物処理槽を用いて、上記模擬排水に対して活性汚泥法による生物処理を行った。連続式生物処理槽内の生物汚泥を取り出し、生物汚泥の粒度分布をレーザー回折式粒度分布計により測定した。得られた粒度分布から、実施例と同様に、生物汚泥に対する２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥の割合を求めた結果４．５％であった。

実施例の混合汚泥、比較例の生物汚泥をそれぞれ、加圧脱水リーフテスターに投入し、以下の試験条件で脱水性試験を行った。

＜試験条件＞
圧入圧力：０．７ＭＰａ
圧入時間：６０分
圧搾圧力：０．７ＭＰａ
圧搾時間：６０分（又はろ液流量が１ｍＬ／５分となった時点で終了）
＜加圧脱水リーフテスター＞
型式：片面ろ過サイドフィード型
寸法：１４４ｍｍ×１４４ｍｍ
ろ布：Ｎ８５６
ろ過面積：０．０２０９ｍ^２
ろ室厚：１５ｍｍ
ろ室容積：０．３１４Ｌ／室

実施例及び比較例の脱水性試験後の脱水汚泥の含水率を下水試験方法（（公社）日本下水道協会発行）にしたがって測定した。実施例の脱水汚泥の含水率は７２．５％であったのに対し、比較例の脱水汚泥の含水率は８５．２％であった。この含水率の低減により、廃棄される汚泥量は含水率が８５．２％の汚泥を１００とすると７２．５％の汚泥では５３．８と約４６％の汚泥削減が可能な結果となった。この結果から、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥が１５％以上存在する生物汚泥を脱水処理することで、脱水汚泥の含水率を低下させることができたと言える。

１〜４ 排水処理装置、１０ 連続式生物処理槽、１２，１５ 半回分式生物処理槽、１２ａ 排水入口、１２ｂ 処理水出口、１２ｃ 汚泥出口、１２ｄ 汚泥処理水出口、１４ 固液分離槽、１６ 排水貯留槽、１８ 脱水装置、１９ 脱離水排出ライン、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 排水流入ライン、２２ａ，２２ｂ 処理水排出ライン、２４ 汚泥返送ライン、２６ 汚泥排出ライン、２８ 生物汚泥供給ライン、３０ 第１排水流入ポンプ、３１ 排水流入ポンプ、３２ 第２排水流入ポンプ、３４ 処理水排出ポンプ、３６ 汚泥供給ポンプ、３８ 汚泥返送ポンプ、４０，４４，４６，６０ バルブ、４８ 撹拌装置、５０ エアポンプ、５２ 散気装置、５８ 汚泥処理水供給ライン。

Claims (4)

1. 浮遊汚泥を含む生物汚泥を脱水処理して、脱水汚泥を得る脱水処理方法であって、
   前記脱水処理の際に、前記生物汚泥に２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥を添加して、前記生物汚泥のうち前記グラニュール汚泥の存在割合を１５％以上とすることを特徴とする脱水処理方法。
2. 排水を連続式生物処理槽に連続的に流入させながら、前記排水を生物汚泥により生物処理した後、生物処理液から生物汚泥を固液分離手段により分離する連続式生物処理工程と、
   前記連続式生物処理工程で固液分離された生物汚泥を脱水処理して、脱水汚泥を得る脱水処理工程と、
   ２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥を、前記連続式生物処理槽、前記固液分離する際の生物汚泥及び前記脱水処理する際の生物汚泥のうち少なくともいずれか１つに供給する汚泥供給工程と、を備え、
   前記脱水処理工程で脱水処理される前記生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥は１５％以上存在していることを特徴とする排水処理方法。
3. 排水を流入させる流入工程、前記排水を生物汚泥により生物処理する生物処理工程、前記生物汚泥を沈降させる沈降工程、処理水を排出させる排出工程、を半回分式生物処理槽にて繰り返して行い、グラニュール汚泥を形成する半回分式生物処理工程を備え、
   前記汚泥供給工程の前記グラニュール汚泥は、前記半回分式生物処理工程で形成されたグラニュール汚泥であることを特徴とする請求項２記載の排水処理方法。
4. 排水を連続的に流入させながら、前記排水を生物汚泥により生物処理する連続式生物処理槽と、生物処理液から生物汚泥を固液分離する固液分離手段と、を備える連続式生物処理装置と、
   前記連続式生物処理装置で固液分離された生物汚泥を脱水処理して、脱水汚泥を得る脱水処理手段と、
   ２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥を、前記連続式生物処理槽、前記固液分離する際の生物汚泥、及び前記脱水処理する際の生物汚泥のうち少なくともいずれか１つに供給する汚泥供給手段と、を備え、
   前記脱水処理手段で脱水処理される前記生物汚泥のうち、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥は１５％以上存在していることを特徴とする排水処理装置。

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